液压系统的油液污染控制与管理相关问题探讨

摘 要：油液污染引起的液压系统的故障在实际工作中经常可见，油液的污染影响着液压设备的工作可靠性。油液的污染度与关键液压元件的污染耐受度在一定的污染控制措施下能够达到一定平衡，从而元件的寿命和可靠性就得以保证，本文对于油液污染控制相关问题进行探讨，着重分析了液压系统污染监测和控制问题，对于今后液压系统使用和保养具有一定帮助。

关键词：液压油 污染物 检测 分析 控制

中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0100-02

可以从外部原因和内部原因这两个方面来分析液压油的污染问题。一方面，从外部原因来说，固体杂质、水分、其他油类及空气等如果进入液压系统，就有可能造成液压油的污染；另外一方面，出去带来的污染物以外，由于系统在运动过程中而出现的液压油理化性能变化，以及相关的零件磨损等问题出现的油污染[1，2]。所以可见，为了在使用过程中能够确保延长元件的寿命，提高延长相应的故障时间间隔，监测液压系统油液则是液压系统日常维护工作的重要环节之一。

1 污染控制的原理

元件的污染耐受度和油液的污染度严重影响着液压元件的工作寿命和可靠性，同时，对其有直接影响作用的还包括工作液和颗粒污染物的性质。

这里可以从两个方面来提高元件工作寿命和可靠性，一方面，通过利用耐污染元件，可以从设计参数、结构和材质等方面进行改进，这样就可以从某些特定方法来提高元件耐污染性能；另外一方面，为了满足油液的污染度得以降低的要求，就是可以采取一些控制污染的措施。从实际情况来看，后一种方法比较常用而且较为经济。

下述的几种方法则是常用的可以有效的控制液压系统的污染的措施[3]：第一，尽管在在加工和组装过程中一直存在相关的残留物质，但是经常对于元件和系统进行清洗能够使得系统被污染可能性降低；第二，污染物侵入系统的措施也应该得以采取，这样可以有效进行外界侵入的污染物的控制；第三，把高效能的滤油器利用在液压系统中，这样就可以不断把系统中的内部产生的污染物进行清除操作。

2 油液污染控制的措施

2.1 液压元件的清洗

相关有效措施对于加工中不可避免的存在着的液压元件的残留污染物显得尤为必要，这是因为这样可以使得元件的清洁度得以满足。反之，如果元件没有得到合理的清洗工作，这样的元件进入系统后，经过相应的油液冲刷以及机械振动，这样元件附着的污染物就得以进入到整个油液系统之中，就造成了油液污染。另外，这样的后果往往是使得元件早期失效，所以元件内部固有的污染物往往容易造成下述失效情况。

对于元件清洗净化来说，应该从最初的制造工序开始，以后相关的每一步工序都应该把元件清洗工作做到位。尤其对于最后一步装配工序来说，应该努力清除装配带来的污染物，这样对于元件最后清洗工作得以减轻，另外能有力保证元件的清洁度。铸件的清理、加工零件的粗洗和精洗等则是在元件净化的过程中常见的几个部分。

为了清除铸件表面粘结的型砂和氧化物，一般都是采用喷丸或在旋转筒中翻滚等方法，还有相关的化学方法可以采用。其中，对于粗洗的主要过程来说，主要是指清除加工残留物、腐蚀物和油脂等等方面，在这其中的过程中，主要利用相关液体（可以包括洗涤液、溶剂、碱液或酸液）对于零件进行特定情况下的浸泡、刷洗或冲洗。另外，精洗的对象则是对于元件清洁度要求极高的零件，其往往紧跟在粗洗的步骤之后，一般可以采用超声波清洗和蒸汽浴洗。对于超声波清洗来说，可以在超声波槽内对于浸泡零件，一般液体使用特定的清洁剂，主要原理则是利用激烈冲击力（由超声波在槽内液体中产生），这种力量能使得零件表面的污染物进行脱离而进行清洗。对于蒸汽浴洗，首先，需要放置在加热的溶剂蒸汽中，利用蒸汽的作用，这样就能使得零件表面冷凝，从而表面的污染物得以洗去清除。

2.2 液压油过滤与净化

液压系统中用以控制油液污染度主要是通过滤油器进行的，这样就可以通过其工作，使其在系统工作中产生相应的滤除作用，把内部和外界的污染物进行清除，从而保证控制油液污染度一直在元件污染耐受度的限度之内。

首先，对于滤油器的选择来说，其性能条件应该注意下面几个问题：（1）保证一定过滤精度，即使得油液达到要求的污染度。（2）尽可能减小流体阻力引起的压力损失。（3）纳污容量较大，这样可以有效避免滤芯的频繁更换。

3 液压系统污染监测与控制

3.1 油液中金属磨屑的监测与控制

在液压系统油液中的颗粒污染物中，金属磨屑占有一定的比率，根据不同的情况，一般在20%～70%之间，与元件的磨损则是这部分的金属磨屑主要来源。要想获得有关系统内元件磨损的信息则可以通过相关的油液中的金属磨屑进行检测而得到。其中，要想知道元件的磨损形式、部位和程度，都是可以通过油液中金属磨屑的种类、形态和含量等信息而获得，相关的元件元件的剩余寿命的预测，以及相关的故障预测也就成为可能，可以看作是必要的维修措施的依据。所以说，液压元件磨损检测和故障诊断的一种有效方法就是油液中的金属磨屑的监测方法。

光谱分析、铁谱分析和磁塞检测等方法则是油液中金属磨屑的检测通常可采用。光谱分析能够方便的检测出油液中各种金属元素的含量，但对于尺寸大于8 μm以上的颗粒不敏感，而元件不正常磨损产生的磨屑一般都大于10 μm。要想分辨分辨磨屑的种类可以通过磨屑的形貌和尺寸进行，这样在显微镜下的铁谱分析法就可以。同时，磨屑的相对含量可以通过光密度计进行检测，但是需要指出定量测试的精度不够高。利用设置在系统中的磁性元件拦截和吸附油液中的金属磨屑的原理则这就是所谓的磁塞法，即控制系统在金属磨屑积累到一定量时发出信号。

3.2 油液污染的监测与控制及结果分析

液压系统污染控制可以通过两个方面进行：一是，系统的油液利用采用合理的技术手段进行过滤净化；二是，防止污染物进入整个系统。为了合理选择合理的措施进行油液污染的监测，同时提高元件工作的寿命，保证油液污染控制有效性，应该定时检测达到元件的污染耐受度以后的系统油液的污染度。

液压系统的工况监测与故障诊断，目前已广泛采用各种现代检测技术，其中包括油液污染度检测和污染物分析，以及机器震动和噪声的检测等。所以可见，整个工况监测和维护工作中最基本的部分就是油液的污染监测。

对于油液取样来说，可以从以下两个方面进行讨论。

（1）设定取样点。

在设定设定取样点过程中，需要考虑两个方面的因素：一是，为了能够准确的反映整个系统油液的污染状况，应该选择代表性油样；二是，装置的安装方便应该进行考虑，系统内污染最严重且容易发生故障的部位则是往往取样点的确定位置，主要包括相关的滤油器的上游、主油泵下游等等。对于油箱直接取样进行分析，需要注意取样管进入油液深度的一半左右。这样能够避免油液分层可能使油样没有代表性。另外，管路从系统取样应该计算取样点的雷诺数，应该使得雷诺数Re>2000，这能保证管中液流里紊流状态。

（2）取样间隔。

在整个油液污染监测和故障诊断中一个重要内容就是以运行时间确定取样时间，在考虑运行时间长短和技术状态的影响的基础上，可以根据系统压力，还有就是设备工作性质来确定相关的取样间隔。为了及时掌握系统的内部运行情况，工作初期（500 h以内）的磨合状态应该选择取样间隔要小的情况。这样条件下，应该特别要注意设备初始安装运行或大修后的第1天或运行1周、1个月后进行采样分析。缩短取样周期则是在在快到维修期限的时候进行。系统过热、工作不稳定、噪声和振动加大等异常问题如果在正常工作期间，应该进行采样分析。

4 结语

对于积极的预防性维护措施的液压系统油液来说，应定期检测系统油液的污染度，这样在确定元件的污染耐受度后，可以有效进行相关措施的实施，确保油液的污染度保持在元件污染耐受度以内，这样得以保证系统可靠性以及元件寿命。

参考文献

[1] 郑长松，马彪，孙宪林，等.液压系统污染控制动平衡研究[J].机床与液压， 2005（8）.

[2] 李越.液压系统污染问题的探讨[J].机床与液压，2004（1）.

[3] 周映华.工程机械液压系统污染的失效分析[J].机床与液压，2009（10）.